Квантовый генератор устройство принцип действия применение

Квантовый генератор

Ква́нтовый генератор — общее название источников электромагнитного излучения, работающих на основе вынужденного излучения атомов и молекул. В зависимости от того, какую длину волны излучает квантовый генератор, он может называться по разному: лазер, мазер, разер, газер.

История создания

Квантовый генератор основан на принципе вынужденного излучения, предложенного А. Эйнштейном: когда квантовая система возбуждена и одновременно присутствует излучение соответствующей квантовому переходу частоты, вероятность скачка системы на более низкий энергетический уровень повышается пропорционально плотности уже присутствующих фотонов излучения. На возможность создания квантового генератора на этой основе указал советский физик В. А. Фабрикант в конце 40-х годов.

Первый мазер на молекулах аммиака был сделан в 1954 году одновременно и независимо в Физическом институте Академии наук СССР Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым и в Колумбийском университете Ч. Таунсом с сотрудниками. В 1964 году за эту работу им была присуждена Нобелевская премия по физике.

Литература

Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. Том 3. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика. — 1985.

Херман Й., Вильгельми Б. «Лазеры для генерации сверхкоротких световых импульсов» — 1986.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Квантовый генератор» в других словарях:

КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР — генератор эл. магн. волн, в к ром используется явление вынужденного излучения (см. КВАНТОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА). К. г. радиодиапазона, так же как и квантовый усилитель, наз. мазером. Первый К. г. был создан в диапазоне СВЧ в 1955. Активной средой в нём … Физическая энциклопедия

КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР — источник когерентного электромагнитного излучения, действие которого основано на вынужденном излучении фотонов атомами, ионами и молекулами. Квантовые генераторы радиодиапазона называются мазерами, квантовые генераторы оптического диапазона… … Большой Энциклопедический словарь

квантовый генератор — Источник когерентного излучения, основанный на использовании вынужденного испускания и обратной связи. Примечание Квантовые генераторы разделяются по типу активного вещества, способу возбуждения и по другим признакам, например, пучковые, газовые … Справочник технического переводчика

КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР — источник монохроматического когерентного электромагнитного излучения (оптического или радиодиапазона), действующий на основе вынужденного излучения возбуждённых атомов, молекул, ионов. В качестве рабочего вещества используют газы, кристаллические … Большая политехническая энциклопедия

квантовый генератор — устройство для генерирования когерентного электромагнитного излучения. Когерентность – это согласованное протекание во времени и пространстве нескольких колебательных или волновых процессов, проявляющееся при их сложении, напр. при интерференции … Энциклопедия техники

квантовый генератор — источник когерентного электромагнитного излучения, действие которого основано на вынужденном излучении фотонов атомами, ионами и молекулами. Квантовые генераторы радиодиапазона называются мазерами, квантовые генераторы оптического диапазона … … Энциклопедический словарь

квантовый генератор — kvantinis generatorius statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Elektromagnetinių bangų generatorius, kurio veikimas pagrįstas sužadintųjų atomų, molekulių, jonų priverstinio spinduliavimo reiškiniu. atitikmenys: angl. quantum… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

квантовый генератор — kvantinis generatorius statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. quantum generator vok. Quantengenerator, m rus. квантовый генератор, m pranc. oscillateur quantique, m … Fizikos terminų žodynas

Квантовый генератор — генератор электромагнитных волн, в котором используется явление вынужденного излучения (См. Вынужденное излучение) (см. Квантовая электроника). К. г. радиодиапазона сверхвысоких частот (СВЧ), так же как и Квантовый усилитель этого… … Большая советская энциклопедия

КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР — источник электромагнитного когерентного излучения(оптич. или радиодиапазона), в к ром используется явление индуцированного излучения возбуждённых атомов, молекул, ионов и т. д. В качестве рабочего в ва в К. г. используют газы, жидкости, твёрдые… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Принцип — действие — квантовый генератор

Принцип действия квантовых генераторов и усилителей радиоволн ( мазеров) основан на взаимодействии между веществом и излучением, приводящим к усилению сигнала электромагнитного излучения. Твердый мазер с тремя энергетическими уровнями представляет кристалл с определенными характеристиками. [2]

Принцип действия квантовых генераторов заключается в следующем. При прохождении света через вещество интенсивность света изменяется благодаря взаимодействию с атомами вещества. При облучении атома светом, длина волны которого соответствует разности энергий ЕЧ-EI, атом переходит в возбужденное состояние EZ. Такой переход называют резонансным поглощением. Возбужденное состояние атома неустойчиво, и он через некоторое время возвратится в исходное состояние, излучая квант энергии А. Самопроизвольный переход атома из возбужденного состояния в нормальное называется спонтанным. [3]

Принцип действия квантового генератора основан на индуцированном излучении, которое связано с поглощением фотонов атомными системами. Энергия фотона при этом передается атому, который переходит в возбужденное состояние. Через некоторый промежуток времени атом может возвратиться в исходное состояние с излучением энергии А. [4]

Принцип действия квантовых генераторов основан на взаимодействии высокочастотного поля с атомами или молекулами вещества. По сравнению с ранее рассмотренными типами генераторов они позволяют генерировать колебания значительно более высокой частоты и высокой стабильности. [7]

В основу принципа действия квантового генератора и усилителя положено индуцированное излучение, которое связано с поглощением электромагнитных волн или фотонов атомными системами. При поглощении фотона его энергия передается атому, который переходит в возбужденное квантовое состояние. [8]

В основу принципа действия квантового генератора и усилителя положено индуцированное излучение, связанное с поглощением электромагнитных волн или фотонов атомными системами. При поглощении фотона его энергия передается атому, который переходит в возбужденное квантовое состояние. [10]

В основе принципа действия квантового генератора с оптической накачкой лежит так называемый метод оптической накачки. [12]

В основу принципа действия квантового генератора и усилителя положено индуцированное ( наведенное — направленное) излучение. Принцип действия квантовых генераторов и усилителей ( лазеров) основан на свойстве атомов и атомных систем поглощать и излучать порции ( кванты) электромагнитной энергии. Квант световой ( электромагнитной) энергии, который называют фотоном, будучи поглощен атомом, приводит этот атом в возбужденное состояние. Однако это состояние является неустойчивым, так как в любой момент после поглощения фотона атом может спонтанно ( самопроизвольно) выйти из этого состояния и вернуться в исходное. Переход атома в исходное состояние сопровождается излучением поглощенной порции электромагнитной энергии в виде фотона. [13]

Прежде чем перейти к рассмотрению принципа действия квантовых генераторов , кратко остановимся на некоторых положениях квантовой механики, в частности на особенностях энергетического обмена в атомах и молекулах вещества. [14]

В табл. 2 приведены знаки, характеризующие принцип действия квантовых генераторов и усилителей. [15]

Источник

Квантовый генератор

Квантовый генератор.

Квантовый генератор – общее название источников электромагнитного излучения, работающих на основе вынужденного излучения атомов и молекул.

Квантовый генератор:

Квантовый генератор – общее название источников электромагнитного излучения, работающих на основе вынужденного излучения атомов и молекул. В зависимости от того, какую длину волны излучает квантовый генератор, он может называться по-разному:

– мазер (микроволновой диапазон);

– лазер (оптический диапазон);

– разер (рентгеновский диапазон);

Мазер (англ. maser) – квантовый генератор , излучающий когерентные электромагнитные волны сантиметрового диапазона (микроволны). Мазер – это сокращенное название данного устройства, образованное по первым буквам слов фразы «Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation», что в переводе с английского языка означает «Усиление микроволн с помощью вынужденного излучения ».

Лазер – это квантовый генератор когерентного электромагнитного излучения в оптическом диапазоне, основанный на использовании индуцированных переходов. При этом под оптическим диапазоном понимается диапазон длин волн от 10 -9 до 10 -3 м. Свое название устройство получило от сокращения его англоязычной аббревиатуры LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation), что в переводе означает «усиление света посредством вынужденного излучения».

Гамма-лазер – это квантовый генератор когерентного гамма-излучения (γ-излучения). В литературе для обозначения гамма-лазера часто также используют сокращения “гразер” или “газер” (от англ. graser / gaser), являющиеся аббревиатурой английской фразы “Gamma Ray Amplification by Stimulated Emission of Radiation” (“усиление гамма-излучения с помощью вынужденного излучения”).

Рентгеновский лазер (также именуется как «разер») – квантовый генератор , излучающий когерентные электромагнитные волны в рентгеновском диапазоне (длина волны от

10 −3 нм), основанный на эффекте вынужденного излучения .

Исторически первыми были созданы мазеры. Их создание открыло эру квантовой электроники. Впоследствии на принципах работы мазеров были созданы лазеры, затем разеры. Что касается газеров, тони существуют пока в виде научной идеи.

Принцип работы квантового генератора:

Принцип работы квантового генератора заключается в следующем. В стандартных условиях атомы и молекулы вещества находятся в термодинамическом равновесии друг с другом и с окружающей средой. При этом, чем выше энергия возбужденного состояния атома или молекулы, тем меньше количество атомов и молекул , находящихся в возбужденном состоянии. Для создания вынужденного излучения атомов и молекул вещества, его необходимо поместить в неравновесную среду, в которой количество возбужденных атомов или молекул больше, чем невозбужденных. Возбужденные атомы или молекулы имеют электроны на более высоких энергетических уровнях. При переходе с возбужденного состояния (уровня), т.е. с более высокого энергетического уровня, на более низкий уровень, т.е. в нормальное, стабильное, невозбужденное состояние атом или молекула испускают фотон – квант электромагнитного излучения. Однако в одних случаях имеет место спонтанное излучение, а в других – вынужденное. При вынужденном излучении возникшая электромагнитная волна распространяется в том же направлении, что и первоначальная индуцирующая волна, частоты и поляризация вынужденного и первоначального излучений также равны, вынужденный поток когерентен возбуждающему.

Источник

58.Квантовые генераторы.Принцип работы

Ква́нтовый генератор — общее название источников электромагнитного излучения, работающих на основе вынужденного излучения атомов и молекул. В зависимости от того, какуюдлину волны излучает квантовый генератор, он может называться по разному: лазер, мазер, разер, газер.

Принцип действия квантового генератора основан на индуцированном излучении, которое связано с поглощением фотонов атомными системами. Энергия фотона при этом передается атому, который переходит в возбужденное состояние. Через некоторый промежуток времени атом может возвратиться в исходное состояние с излучением энергии А

59.Основы зонной теории вещ-ва-проводники, диэлектрики полупрводники

Зонная теория твёрдого тела — квантовомеханическаятеория движенияэлектроноввтвёрдом теле.

В соответствии с квантовой механикой свободные электроны могут иметь любую энергию — их энергетический спектрнепрерывен. Электроны, принадлежащие изолированныматомам, имеют определённые дискретные значения энергии. В твёрдом теле энергетический спектр электронов существенно иной, он состоит из отдельных разрешённых энергетических зон, разделённых зонами запрещённых энергий.

В различных веществах, а также в различных формах одного и того же вещества, энергетические зоны располагаются по-разному. По взаимному расположению этих зон вещества делят на три большие группы (см. Рисунок 1):

металлы— зона проводимости и валентная зона перекрываются, образуя одну зону, называемую зоной проводимости, таким образом, электрон может свободно перемещаться между ними, получив любую допустимо малую энергию. Таким образом, при приложении к твёрдому телуразности потенциалов, электроны смогут свободно двигаться из точки с меньшим потенциалом в точку с большим, образуя электрический ток. К проводникам относят все металлы.

полупроводники— зоны не перекрываются, и расстояние между ними составляет менее 3.5 эВ [ источник не указан 28 дней ] . Для того, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости, требуется энергия меньшая, чем для диэлектрика, поэтому чистые (собственные, нелегированные) полупроводники слабо пропускают ток.

диэлектрики— зоны не перекрываются, и расстояние между ними составляет более 3.5эВ. Таким образом, для того, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости требуется значительная энергия, поэтому диэлектрики ток практически не проводят.

60.Собственная и примесная проводимость полупроводников

Полупроводники — это вещества, удельное сопротивление которых убывает с повышением температуры, наличием примесей, изменением освещенности. По этим свойствам они разительно отличаются от металлов. Обычно к полупроводникам относятся кристаллы, в которых для освобождения электрона требуется энергия не более 1,5—2 эВ. Типичными полупроводниками являются кристаллы германия и кремния, в которых атомы объединены ковалентной связью. Природа этой связи позволяет объяснить указанные выше характерные свойства. При нагревании полупроводников их атомы ионизируются. Освободившиеся электроны не могут быть захвачены соседними атомами, так как все их валентные связи насыщены. Свободные электроны под действием внешнего электрического поля могут перемещаться в кристалле, создавая электронный ток проводимости. Удаление электрона с внешней оболочки одного из атомов в кристаллической решетке приводит к образованию положительного иона. Этот ион может нейтрализоваться, захватив электрон. Далее, в результате переходов электронов от атомов к положительным ионам происходит процесс хаотического перемещения в кристалле места с недостающим электроном — «дырки». Внешне этот процесс хаотического перемещения воспринимается как перемещение положительного заряда. При помещении кристалла в электрическое поле возникает упорядоченное движение «дырок» — дырочный ток проводимости. В идеальном кристалле ток создается равным количеством электронов и «дырок». Такой тип проводимости называют собственной проводимостью полупроводников. При повышении температуры (или освещенности) собственная проводимость проводников увеличивается. На проводимость полупроводников большое влияние оказывают примеси. Примеси бывают донорные и акцепторные. Допорная примесь — это примесь с большей валентностью. При добавлении донорной примеси в полупроводнике образуются липшие электроны. Проводимость станет электронной, а полупроводник называют полупроводником n-типа. Например, для кремния с валентностью n — 4 донорной примесью является мышьяк с валентностью n = 5. Каждый атом примеси мышьяка приведет к образованию одного электрона проводимости. Акцепторная примесь — это примесь с меньшей валентностью. При добавлении такой примеси в полупроводнике образуется лишнее количество «дырок». Проводимость будет «дырочной», а полупроводник называют полупроводником р-типа. Например, для кремния акцепторной примесью является индий с валентностью п = 3. Каждый атом индия приведет к образованию лишней «дырки». Принцип действия большинства полупроводниковых приборов основан на свойствах р—n-перехода. При приведении в контакт двух полупроводниковых приборов р-типа и л-типа в месте контакта начинается диффузия электронов из n-области в р-область, а «дырок» — наоборот, из р- в n-область. Этот процесс будет не бесконечным во времени, так как образуется запирающий слой, который будет препятствовать дальнейшей диффузии электронов и «дырок». р—n-Контакт полупроводников, подобно вакуумному диоду, обладает односторонней проводимостью: если к р-области подключить «+» источника тока, а к n-области «-» источника тока, то запирающий слой разрушится и р—л-контакт будет проводить ток, электроны из д-области пойдут в р-область, а «дырки» из р-области в n-область

Источник